Text
                    

УДК 373.167.1:53*09 ББК 22.3я721 Г93 Согласно приказу №699 Министерства образован пи и науки Российской Федерации от 9 июня 2016 г. издательство “Лицей” включено в перечень oprai111 1.111 и 11, учебные пособия которых допущены к использов<11 ни в образовательных учреждениях Российской Фед< • ।». 11111 и. Рецензент: учитель физики высшей категории Г. В. Сыпченко. Губанов В.В. Г93 Физика. 9 класс. Лабораторные работы. Контроль- ные задания. — 3-е изд., перераб. и доп. (’аратов: Лицей, 2017. — 80 с. ISBN 978-5-8053-0987-9 Представленные в пособии лабораторные работы и конт- рольные задания соответствуют требованиям федерал иного государственного образовательного стандарта но физике для 9 класса. Учитель может использовать работы для обобщения, повторения и контроля за усвоением учащимися пройден- ного учебного материала. УДК 373.167.1:53*09 ВВК 22.3я721 ISBN 978-5-8053-0987-9 © Издательство “Лицей”, 2016
Лабораторная работа № 1 Исследование равноускоренного движения без начальной скорости Цель работы: определить ускорение движения бруска по наклонной плоскости и его мгновенную скорость в конце заданного пути, пройденного за определен- ный промежуток времени. Приборы и материалы: прибор для изучения движе- ния тел, штатив с муфтой и лапкой. Тренировочные задания и вопросы 1. Запишите определение. Равноускоренное движение — это 2. В каких единицах измеряются данные физические величины в СИ? Запишите в таблицу. Ускорение Скорость Время Перемещение [«] = м = [*]= [8] = 3. Запишите формулу ускорения в проекциях. ах =___________________________________________ 4. Запишите уравнение перемещения тела при равно- ускоренном движении. 8 = ____________________________________ Если v0 = 0, то s =__________________________ 1
5. На рисунке изображен график зависимости моду- ля скорости движения тела от времени. Определите по графику ускорение тела, движущегося прямо- линейно. 6. Для равноускоренного движения выполняется за- кономерность: Sj : s2 : s3 : ... : sn = 1 : 4 : 9 : ... : n2 *. Найдите значение отношения. £7 = = Ход работы 1. Соберите установку для опыта по рисунку. Закре- пите направляющую под углом ~ 40° к поверхности стола. 1 — направляющая 2 — брусок 3 — пусковой магнит 4 — электронный секундомер 5 — датчики 6 — штатив 7 — коврик из пористого пластика 2. Измерьте расстояние s между датчиками установ- ки. 2
3. Расположите брусок на направляющей так, чтобы его пусковой магнит находился выше верхнего дат- чика. 4. Включите секундомер и отпустите брусок. Опре- делите время t, за которое брусок прошел расстоя- ние s. 5. Повторите опыт еще два раза, не меняя располо- жения датчиков. Результаты измерений запишите в таблицу. № опы- та Время движе- ния с Среднее время движе- ния £Ср, с Расстоя- ние S, м Ускоре- ние а, м/с2 Мгновен- ная ско- рость V, м/с 1 2 3 6. Рассчитайте среднее время движения бруска. _ ^1 + ^2 + ^3 _ ср - з ------------------- 7. Вычислите ускорение движения бруска и его мгно- венную скорость в конце пути s. _ 2s _ _ , _ а f2 ------------- V ateP ------------------ ср 8. Результаты вычислений запишите в таблицу. В ывод:___________________________________________ 3
Лабораторная работа № 2 Измерение ускорения свободного падения Цель работы: измерить ускорение свободного падения с помощью прибора для изучения движения тел. Приборы и материалы: прибор для изучения движе- ния тел, штатив с муфтой и лапкой. Тренировочные задания и вопросы 1. Запишите определение. Свободное падение — это 2. Допишите предложение. Свободное падение по своему характеру является 3. Запишите определение. Ускорение свободного падения g — это • Запишите числовое значение ускорения свободного падения. g =__________________________________________ 4. Почему в комнате дробинка долетает до пола бы- стрее пушинки, если они одновременно падают с одинаковой высоты? 4
5. В течение какого времени тело будет падать с высо- ты h = 11,25 м? (Принять g = 10 м/с2.) Дано: Решение: t — 1 Ответ:________________ Ход работы 1. Соберите установку для опыта по рисунку. Закрепи- те направляющую строго вертикально. Измерьте расстояние 1 — направляющая 2 — брусок 3 — пусковой магнит 4 — электронный секундомер 5 — датчики 6 — штатив 7 — коврик из пористого пластика s между датчиками установ- ки. 3. Приложите брусок к направляющей так, чтобы его пусковой магнит находился выше верхнего дат- чика. 5
4. Включите секундомер и отпустите брусок. Опреде- лите время t, за которое брусок пройдет расстоя- ние 8. 5. Повторите опыт еще четыре раза, не меняя располо- жения датчиков. Результаты измерений запишите в таблицу. № опыта Время движения ty с Среднее время движения ^ср? С Расстояние 8, м Ускорение свободного падения g, м/с2 1 2 3 4 5 6. Рассчитайте среднее время движения бруска. _ 4~ £2 + _ ср 5 ---------- 7. Вычислите ускорение свободного падения бруска. 8. Результаты вычислений запишите в таблицу. 9. Определите относительную и абсолютную погреш- ности измерения. Действительное значение ускоре- ния свободного падения g0 = 9,8 м/с2. Абсолютная погрешность |g - g0| = I О' — g I Относительная погрешность!-----— • 100% = £o 6
Вывод: Лабораторная работа № 3 Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины Цель работы: выяснить, как зависят период и часто- та свободных колебаний нитяного маятника от его длины. Приборы и материалы: штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью длиной око- ло 130 см, секундомер. Тренировочные задания и вопросы 1. Запишите определение. Свободные колебания — это 2. Что представляет собой нитяной маятник? 7
3. Запишите определения. Период колебаний — это_______________________ Частота колебаний — это______________________ 4. Заполните пропуски. Период и частота колебаний — это величины, так как их произведение равно. 5. В каких единицах измеряются данные физические величины в СИ? Запишите в таблицу. Период колебаний Частота колебаний [Т] = [У] = 6. Нитяной маятник за 1,2 мин совершил 36 полных колебаний. Найдите период и частоту колебаний маятника. Дано: Решение: Т— ? V —? Ответ:_______________ 8
Ход работы 1. Установите штатив на краю стола. Для того чтобы нить не выскальзывала из лапки штатива и мож- но было быстро и точно установить нужную длину маятника, используйте кусочек резины (напри- мер, ластик). 2. Для проведения первого опыта выберите длину I нити 5-8 см. Отклоните шарик от положения рав- новесия на небольшую амплитуду (1—2 см) и отпус- тите его. 3. Измерьте промежуток времени t, за который маят- ник совершит 25—30 полных колебаний. 4. Результаты измерений запишите в таблицу. № опы- та Длина 1 нити, см Количество колебаний N Время t, с Период колеба- ний Т, с Частота колебаний v, Гц 1 2 3 4 5 5. Повторите опыт еще четыре раза, каждый раз уве- личивая длину I нити маятника до следующих значений: 2) 20—25 см, 3) 45 — 50 см, 4) 80 — 85 см, 5) 125-130 см. 6. Для каждого опыта вычислите значение периода колебаний Т = —. Результаты запишите в таблицу. Л =_____________ т2 =____________ г3 =____________ =____________ =____________ 9
7. Для каждого опыта вычислите значение частоты Л 1 N п колебании по формуле: v = — или v = —. Результаты запишите в таблицу. V 1 = V4 = V 2 = V5 = V 3 =___________ 8. Проанализируйте результаты, записанные в табли- це, и ответьте на вопросы. • Увеличивали или уменьшали длину маятника, если период его колебаний уменьшился от 3 с до 1 с? • Увеличивали или уменьшали длину маятника, если частота его колебаний уменьшилась от 0,5 Гц до 0,3 Гц? В ывод:_________________________________________ Дополнительные задания 1. Используя данные таблицы, проверьте, какое из Г4 14 [Т4] 14 равенств верно: -~г = или I ттг I = ~г~. *2 ^2 J ^2 2. Как изменятся период и частота колебаний нитяно- го маятника, если его длина увеличится в 4 раза? 10
Лабораторная работа № 4 Изучение явления электромагнитной индукции Цель работы: изучить явление электромагнитной ин- дукции. Приборы и материалы: миллиамперметр, катушка- моток, магнит дугообразный или полосовой, ис- точник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, со- единительные провода, модель генератора электри- ческого тока (одна на класс). Тренировочные задания и вопросы 1. Заполните пропуск. Индукция магнитного поля — это характеристика магнитного поля. 2. Запишите формулу модуля вектора магнитной ин- дукции. В =_______________________________________ • Запишите единицы измерения магнитной индук- ции в СИ. [В]=______________________________________ 3. Чем характеризуется магнитный поток? 11
4. От чего зависит магнитный поток? 5. В чем заключается явление электромагнитной ин- дукции? 6. Кто открыл явление электромагнитной индукции и почему это открытие относится к разряду величай- ших? Ход работы 1. Подключите катушку-моток к зажимам милли- амперметра. 2. Введите один из полюсов магнита в катушку, а за- тем на несколько секунд остановите магнит. Опре- делите, возникает ли в катушке индукционный ток во время а) движения магнита относительно катушки б) остановки магнита 12
3. Определите, меняется ли магнитный поток Ф, про- низывающий катушку во время а) движения магнита___________________________ б) остановки магнита__________________________ 4. При каком условии в катушке возникает индукци- онный ток? 5. Введите один из полюсов магнита в катушку, а за- тем с такой же скоростью удалите. • Определите, каким будет направление индукцион- ного тока в катушке. • Определите, каким будет модуль силы индукцион- ного тока в катушке. 6. Повторите опыт, увеличив скорость движения маг- нита. • Определите, каким будет направление индукцион- ного тока в катушке. • Определите, каким будет модуль силы индукцион- ного тока в катушке. 13
7. Определите, как скорость движения магнита влияет а) на величину изменения магнитного потока б) на модуль силы индукционного тока 8. Как модуль силы индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока? 9. Соберите установку для опыта по рисунку. 14
10. Определите, возникает ли в катушке-мотке 2 индук- ционный ток при а) замыкании и размыкании цепи, в которую вклю- чена катушка 1 б) протекании через катушку 1 постоянного тока в) изменении силы тока путем перемещения движ- ка реостата 11. Определите, в каких случаях из задания 10 в ка- тушке-мотке 2 а) меняется магнитный поток, пронизывающий ка- тушку б) возникает индукционный ток В ывод:_________________________________________ Дополнительные задания 1. Пронаблюдайте возникновение электрического то- ка в модели генератора. 15
2. Почему в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает индукционный ток? Лабораторная работа № 5 Наблюдение сплошного и линейчатых спектров испускания Цель работы', пронаблюдать сплошной спектр от по- лученной на экране вертикальной световой поло- сы, линейчатые спектры от разряда в разреженных газах. Приборы и материалы (общие для всего класса): проекционный аппарат, раздвижная щель, набор спектральных трубок, источник питания, плоско- параллельная стеклянная пластина со скошенными гранями (для каждого ученика). Тренировочные задания и вопросы 1. Для каких веществ характерен сплошной спектр? 2. Для каких веществ характерен линейчатый спектр? 16
3. Какой спектр дает пламя свечи? Ход работы 1. Расположите стеклянную пластину горизонтально перед глазом. Пронаблюдайте сквозь грани плас- тины, образующие угол, равный 45°, светлую вер- тикальную полоску на экране. 2. Какой вид спектра вы пронаблюдали? Сколько ос- новных цветов в нем содержится? В какой последо- вательности они расположены? 3. Переверните пластину так, чтобы пронаблюдать спектр полосы через скошенные грани пластины, образующие угол, равный 60°. 4. Чем этот спектр отличается от предыдущего? • Как зависит протяженность спектра от преломля- ющего угла призмы, в которой преломляется пучок белого света? 5. Пронаблюдайте сквозь скошенные грани пластины спектры, полученные от газоразрядных трубок. 6. Какой вид спектра вы пронаблюдали? 17
7. Нарисуйте полученные виды спектров. Вывод: Лабораторная работа № 6 Измерение естественного радиационного фона дозиметром (выполняется коллективно под руководством учителя) Цель работы: измерить мощность дозы радиоактив- ного фона бытовым дозиметром. Приборы и материалы: дозиметр “Сосна”. Тренировочные задания и вопросы 1. Что является основным источником естественного радиационного фона? 2. Для чего используется счетчик Гейгера? 18
Ход работы 1. Положите дозиметр на стол и включите его. Запу- стите отсчет импульсов. 2. После завершения подсчета импульсов на экране высветится значение мощности дозы фонового из- лучения. Запишите его. Р= _______________________________________ Лабораторная работа № 7 Изучение деления ядра атома урана по фотографии треков Цель работы: убедиться в справедливости закона со- хранения импульса на примере деления ядра атома урана. Приборы и материалы: фотография треков заряжен- ных частиц, образовавшихся в фотоэмульсии при делении ядра атома урана под действием нейтрона; линейка. Примечания. 1. На рисунке (см. с. 21) изображена фото- графия треков двух осколков, образовавшихся при де- лении ядра атома урана под действием нейтрона (ядро атома урана находилось в точке g, указанной стрелкой). 2. На фотографии треков видно, что осколки ядра ато- ма урана разлетелись в противоположных направле- ниях (излом левого трека объясняется столкновени- ем осколка с ядром одного из атомов фотоэмульсии). 3. Длина трека тем больше, чем больше энергия части- цы. 4. Толщина трека тем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше ее скорость. 19
Тренировочные задания и вопросы 1. Запишите формулировку закона сохранения им- пульса. 2. Почему реакция деления ядра атома урана идет с выделением энергии? 3. На примере любой реакции объясните, в чем за- ключаются законы сохранения заряда и массового числа. 4. Найдите неизвестный элемент периодической таб- лицы Д.И. Менделеева, образовавшийся в резуль- тате реакции 0-распада: —> Х + 20
5. В чем заключается принцип действия фотоэмуль- сии? Ход работы 1. Рассмотрите фотографию и найдите треки двух осколков, образовавшихся при делении ядра атома урана. 2. Измерьте длины треков осколков ядра атома урана с помощью линейки и сравните их. 3. Пользуясь законом сохранения импульса, объясни- те, почему осколки, образовавшиеся при делении ядра атома урана, разлетелись в противоположных направлениях. 21
4. Одинаковы ли заряды и энергия осколков ядра ато- ма урана? • По каким признакам вы это определили? 5. Одна из возможных реакций деления урана может быть записана в символическом виде так: 92U + оп —► —> 5бВа + ZX + 20п, где ZX — ядро атома одного из химических элементов. Пользуясь законом сохра- нения заряда и таблицей Д.И. Менделеева, опреде- лите, что это за элемент. В ывод:_________________________________________ 22
Лабораторная работа № 8 Оценка периода полураспада находящихся в воздухе продуктов распада газа радона Цель работы: оценить период полураспада продуктов распада радона с помощью бытового дозиметра. Приборы и материалы: дозиметр “Сосна”, бытовой пылесос, ватный диск, решетка. Примечание. Подготовка препарата а) В непроветриваемое помещение принесите пылесос. Установите на всасывающем воздух отверстии ре- шетку и положите сверху ватный диск. б) Установите пылесос так, чтобы отверстие было рас- положено невысоко над полом в углу помещения. в) Включите пылесос и прокачайте воздух в течение 10 мин. г) Снимите ватный диск — это и есть полученный пре- парат. Его следует использовать в течение 5 мин. Тренировочные задания и вопросы 1. Запишите определение. Период полураспада Т — это 2. Сколько процентов атомов радиоактивного веще- ства останется через 5 сут., если период его полурас- пада равен 30 ч? 23
Ход работы 1. Включите дозиметр. Откройте металлическую крышку на тыльной стороне защитного кожуха до- зиметра, после чего запустите отсчет импульсов. 2. После завершения подсчета импульсов определите показание прибора — мощность дозы фонового из- лучения Рф. 3. Положите препарат на стол. Поверх него положи- те дозиметр (окно на тыльной стороне дозиметра должно быть над препаратом). 4. Запустите дозиметр для измерения суммарной мощности Р дозы излучения продуктов распада радона и фонового излучения. 5. Повторите измерения в течение 20 мин один раз в минуту. Результаты измерений запишите в таб- лицу. № опы- та Время t, с Мощность дозы фонового излучения Рф, мкР/ч Суммарная мощность Р, мкР/ч АР = Р-Рф, мкР/ч 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 24
№ опы- та Время t, с Мощность дозы фонового излучения Рф, мкР/ч Суммарная мощность Р, мкР/ч АР = Р-Рф, мкР/ч 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6. Вычислите мощность дозы излучения продуктов распада радона АР = Р - Рф. Результат запишите в таблицу. 7. Постройте график зависимости мощности дозы излучения продуктов распада радона от времени.
8. Оцените период полураспада продуктов распада радона. Вывод: Лабораторная работа № 9 Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям Цель работы: объяснить характер движения заряжен- ных частиц. Приборы и материалы: фотографии треков заряжен- ных частиц. Примечания. При выполнении данной лабораторной работы следует помнить, что: а) длина трека тем больше, чем больше энергия части- цы и чем меньше плотность среды; б) толщина трека тем больше, чем больше заряд части- цы и чем меньше ее скорость; в) при движении заряженной частицы в магнитном поле ее трек получается искривленным, причем ра- mv диус кривизны трека г = г) частица двигалась от конца трека с большим радиу- сом кривизны к концу с меньшим радиусом кривиз- ны (радиус кривизны по мере движения уменьшает- ся, так как из-за сопротивления среды уменьшается скорость частицы). 26
Тренировочные задания и вопросы 1. Какие методы исследования заряженных частиц вы знаете? 2. В чем состоит принцип действия камеры Вильсона? 3. В чем заключается преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона? • Чем различаются эти приборы? 4. Сформулируйте правило левой руки для опреде- ления направления силы, действующей на заряд в магнитном поле. 27
5. На рисунке изображена фотогра- фия трека частицы в камере Вильсо- на, находящейся в магнитное поле. Вектор В направлен к нам. Опреде- лите знак заряда частицы. Ход работы 1. На каких из представленных фотографий изображе- ны треки частиц, движущихся в магнитном поле? Ответ обоснуйте. 2. Рассмотрите фотографию треков а-частиц, движу- щихся в камере Вильсона (см. рис. 1). Ответьте на вопросы. • В каком направлении движутся а-частицы? • Почему треки а-частиц имеют примерно одинако- вую длину? 28
• Почему толщина треков а-частиц к концу движения немного увеличивается? 3. Рассмотрите фотографию треков а-частиц в каме- ре Вильсона, движущихся в магнитном поле (см. с. 28, рис. 2). Ответьте на вопросы. • В каком направлении движутся а-частицы? • В какую сторону направлен вектор магнитной ин- дукции? • Почему по мере движения а-частиц меняются ра- диус кривизны и толщина треков? 4. Рассмотрите фотографию трека электрона в пу- зырьковой камере, движущегося в магнитном поле (см. с. 28, рис. 3). Ответьте на вопросы. • Почему трек электрона имеет форму спирали? • В каком направлении движется электрон? 29
• В какую сторону направлен вектор магнитной ин- дукции? • Почему трек электрона на фотографии 3 (см. с. 28) намного длиннее треков а-частиц на фотографии 2 (см. с. 28)? В ывод:________________________________________ 30
КОНТРОЛЬ ЗНАНИИ ПО ТЕМАМ Прямолинейное равномерное движение I вариант 1. За какое время поезд длиной 100 м, двигающийся со скоростью 36 км/ч, полностью пройдет тоннель длиной 200 м? Можно ли здесь рассматривать поезд как материальную точку? 2. Определите проекции векторов и s2 на оси коорди- нат и их модули. 3. Тело, двигаясь равномерно прямолинейно, за 5 с пе- реместилось на 25 м. Какое расстояние оно пройдет за 0,5 ч, двигаясь с такой же скоростью? 31
4. Уравнение движения тела имеет вид: х = 100 - St. • Определите координату х тела через 15 с. • Определите, в какой момент времени t координата х тела будет равна 20 м. 5. Уравнения движения двух тел имеют вид: хг = 6 - 4t и х2 = -4 + t. • Постройте графики движения этих тел. • Определите время и место их встречи. X, МА 0 1 t, с 32
6. На рисунке изображен график зависимости координаты тела от времени. Составьте по гра- фику уравнение движения тела. II вариант 1. За какое время автомобиль длиной 4 м, двигающий- ся со скоростью 48 км/ч, полностью пройдет мост длиной 140 м? Можно ли здесь рассматривать авто- мобиль как материальную точку? 2. Определите проекции век- торов Sj и s2 на оси коорди- нат и их модули. 33
3. Тело, двигаясь равномерно прямолинейно, за 2 ч переместилось на 120 км. Какое расстояние оно пройдет за 15 мин, двигаясь с такой же скоростью? 4. Уравнение движения тела имеет вид: х = —80 + 6t. • Определите координату х тела через 20 с. • Определите, в какой момент времени t координата х тела будет равна 100 м. 5. Уравнения движения двух тел имеют вид: хг = 8 - 3t и х2 = -2 + 2t. • Постройте графики дви- жения этих тел. • Определите время и место их встречи. 34
6. На рисунке изображен график зависимости координаты тела от времени. Составьте по графи- ку уравнение движения тела. Прямолинейное равноускоренное движение I вариант 1. При равноускоренном движении скорость тела за 5 с увеличилась на 4 м/с. Найдите ускорение тела. 2. Скорость велосипедиста за 5 с до финиша была рав- на 18 км/ч, а на финише — 25,2 км/ч. Определите ускорение велосипедиста на финише. 35
3. Автомобиль тронулся с места с ускорением 2 м/с2. Найдите его скорость через 6 с после начала дви- жения и пройденный им путь за указанное время. 4. Тело движется прямолинейно равноускоренно с ускорением 0,8 м/с2. Какое расстояние оно пройдет через 5 с после начала движения, если его началь- ная скорость равна нулю? Дано: Решение: S-? Ответ: _ 5. Поезд двигался со скоростью 72 км/ч. Найдите вре- мя его торможения до полной остановки, если из- вестно, что тормозной путь составил 800 м. Дано: Решение: Ответ:________________ 36
6. На рисунке изображен график зависимости проекции скоро- сти тела от времени. • Определите по графику проек- цию ускорения тела. • Запишите уравнение скорости тела. 7. Уравнение движения тела имеет вид: х = 5 + 2t — 0,2t2. • Определите характер движения тела и его пара- метры. • Запишите уравнение скорости тела. • Постройте график зависимости скорости тела от времени. v, м/с А 1 37
8. Уравнение скорости тела имеет вид: v = 2 + 5t. На какое расстояние тело переместится через 5 с после начала движения? Дано: Решение: s — ? Ответ:________________ 9. С помощью графика зависимости скорости тела от времени постройте график зависимости ускорения тела от времени. II вариант 1. При равноускоренном движении скорость тела за 10 с уменьшилась на 4 м/с. Найдите модуль уско- рения тела. 38
2. При подходе к станции скорость поезда в течение 25 с уменьшилась от 90 км/ч до 45 км/ч. Найдите модуль ускорения поезда. 3. Катер, трогаясь с места, за 2 с набирает скорость, равную 1,6 м/с. Найдите ускорение катера и прой- денный им путь за указанное время. 4. Тело, двигаясь прямолинейно равноускоренно, за первые 5 с прошло 7,5 м. Найдите ускорение тела, если его начальная скорость была равна нулю. Дано: Решение: а — ? Ответ: 5. Шарик скатывается по желобу длиной 125 см с ускорением 1,6 м/с2. Найдите скорость шарика в конце желоба, если его начальная скорость была равна нулю. Дано: Решение: V — ? Ответ: _ 39
6. На рисунке изображен график зависимости проек- ции скорости тела от времени. • Определите по графику проек- цию ускорения тела. • Запишите уравнение скорости тела. 7. Уравнение движения тела имеет вид: х = 3 + 2t + O,1Z2. • Определите характер движения тела и его пара- метры. • Запишите уравнение скорости тела. • Постройте график зависимости скорости тела от времени. 40
8. Уравнение скорости тела имеет вид: v = 5 + 2t. На какое расстояние тело переместится через 4 с после начала движения? Дано: Решение: S-? Ответ: 9. С помощью графика зависимости скорости тела от времени постройте график зависимости ускорения тела от времени. Законы Ньютона I вариант 1. Шар массой 1 кг упруго сталкивается с шаром неизвестной массы. Полученные ими ускорения равны 0,2 м/с2 и 0,4 м/с2 соответственно. Найдите массу второго шара. 41
2. Верно ли, что если на тело не действуют никакие силы, то оно не движется? Ответ обоснуйте. 3. Под действием силы 7^ = 10 Н тело движется с уско- рением — 2 м/с2. С каким ускорением будет дви- гаться это тело под действием силы F2 = 25 Н? Дано: Решение: а2 — ? Ответ:________________ 4. На рисунке изображен график зависимости проекции ускоре- ния тела от действующей на не- го силы. Определите по графику массу тела. 5. На тело массой 300 г действуют две силы: = 2 Н и F2 = 0,5 Н. Найдите модуль ускорения тела. Л -------------,Р2 ◄-----------•--► 42
6. Автомобиль массой 2 т, трогаясь с места, за 10 с прошел расстояние, равное 100 м. Найдите силу тяги двигателя автомобиля. Дано: Решение: Ответ:________________ 7. На рисунке изображен гра- фик зависимости проекции скорости тела от времени. Определите значение проек- ции силы, действующей на тело, на каждом из участ- ков графика. Масса тела рав- на 400 г. II вариант 1. Шары, массы которых равны 600 г и 900 г, упру- го сталкиваются друг с другом. Какое ускорение получит второй шар, если ускорение первого шара равно 0,3 м/с2? 43
2. Верно ли, что если на тело действует сила, то его скорость изменяется? Ответ обоснуйте. 3. Под действием силы FT = 20 Н тело движется с уско- рением = 5 м/с2. Какую силу необходимо прило- жить к этому телу, чтобы сообщить ему ускорение а2 = 1 м/с2? Дано: Решение: Ответ:________________ 4. На рисунке изображен график зависимости проекции ускоре- ния тела от действующей на него силы. Определите по гра- фику массу тела. 5. На тело, движущееся с ускорением а = 2 м/с2, дей- ствуют две силы: = 4 Н и F2 = 1 Н. Покажите на рисунке (см. с. 45) направление вектора ускорения. Найдите массу тела. 44
6. Автомобиль массой 1 т, трогаясь с места, через 100 м достиг скорости 72 км/ч. Найдите силу тяги двигателя автомобиля. Дано: Решение: F —? т Ответ: 7. На рисунке изображен график зависимости проек- ции скорости тела от времени. Определите значение проекции силы, действующей на тело, на каждом из участков графика. 45
Свободное падение тел. Движение тела, брошенного вертикально вверх I вариант 1. Тело свободно падает с высоты h0 = 25 м —г—© без начальной скорости, как показано на рисунке. На какой высоте оно будет через 1 с? --------------------------------------- //////////// 2. Тело свободно падает в течение 5 с без начальной скорости. Найдите его скорость в момент падения на землю. 3. Камень свободно падает в овраг и достигает его дна через 2 с. Найдите глубину оврага. Дано: Решение: h — ? Ответ: _ 4. Камень бросили вертикально вверх с начальной скоростью v0 = 45 м/с. Найдите максимальную вы- соту подъема камня и время его полета. 46
Дано: Решение: h — ? t — 2 Ответ: _ 5. Шар упал с высоты 80 м. В течение какого времени он падал на землю? Дано: Решение: t — 7 Ответ: _ 6. Груз свободно падает с высоты 54 м без начальной скорости. Разделите эту высоту на три части так, чтобы на прохождение каждой из них требовалось одинаковое количество времени. 7. На какой высоте скорость тела, брошенного вер- тикально вверх с начальной скоростью v0, умень- шится вдвое? 47
II вариант 1. Тело свободно падает с высоты h0 = 50 м без начальной скорости, как показано на рисунке. На какой высоте оно будет через 2 с? О /г0 V 7//////////У 2. Три тела брошены так: первое — вниз без начальной скорости, второе — вниз с начальной скоростью, третье — вверх. Что можно сказать об ускорениях этих тел? Сопротивление воздуха не учитывать. 3. Тело свободно падает с некоторой высоты без на- чальной скорости. Найдите время падения тела, если его скорость в момент падения равна 50 м/с. Дано: Решение: Ответ:________________ 4. Камень, брошенный верикально вверх, достиг вы- соты 20 м. Найдите начальную скорость камня и время, в течение которого он находился в полете. 1 Q 1О
Дано: Решение: ^0-? t —? Ответ: _ 5. Шар упал с высоты 245 м. Какое расстояние он про- шел за последнюю секунду падения? Дано: Решение: S-? Ответ: _ 6. С какой высоты упало тело, если за последнюю се- кунду падения оно прошло расстояние, равное 50 м? Дано: Решение: h — ? Ответ: _ 7. На какой высоте скорость тела, брошенного вер- тикально вверх с начальной скоростью v0, умень- шится в 5 раз? 49
Закон всемирного тяготения I вариант 1. Почему действие взаимного притяжения не наблю- дается для тел, находящихся в комнате? 2. Как изменится сила притяжения между двумя те- лами, если расстояние между ними увеличить в 3 раза? 3. Одинаковая ли сила тяжести действует на одно и то же тело на одном из полюсов Земли и на экваторе? Ответ поясните. 4. На какой высоте над поверхностью Земли ускоре- ние свободного падения уменьшится в 2 раза? Дано: Решение: h — ? Ответ: _ 50
5. Автомобиль движется по мосту радиусом 22,5 м, как показано на рисунке. Какую минимальную ско- рость должен иметь автомобиль, чтобы в точке А его водитель оказался в состоянии невесомости? 6. Какую скорость необходимо сообщить телу, чтобы оно стало искусственным спутником Земли? 7. Чему должна быть равна скорость искусственного спутника Земли, чтобы он мог двигаться по кру- говой орбите на высоте 600 км над поверхностью Земли? (К3емли= 6400 км.) Дано: Решение: V — ? Ответ: _ II вариант 1. Почему действие силы всемирного тяготения на- глядно проявляется для планет? 51
2. Как изменится расстояние между двумя телами, если силу притяжения между ними увеличить в 4 раза? 3. Почему космические ракеты запускают в направле- нии с запада на восток? Почему наиболее выгодно запускать ракеты в плоскости экватора? 4. Найдите ускорение свободного падения на высоте, равной четверти радиуса Земли. Дано: Решение: £h-? Ответ: _ 5. Автомобиль, движущийся по мосту, как показано на рисунке, в точке А имеет скорость v = 72 км/ч. Каким должен быть радиус кривизны моста, чтобы водитель в точке А оказался в состоянии невесомо- сти? ___-» 6. Определите первую космическую скорость для пла- неты, масса и радиус которой в 2 раза больше массы и радиуса Земли. 52
7. Период вращения спутника по круговой орбите во- круг Земли составляет 240 мин. Определите высоту орбиты спутника над поверхностью Земли. Дано: Решение: h — ? Ответ: _ Импульс тела. Закон сохранения импульса I вариант 1. Скорость легкового автомобиля в 2 раза больше скорости грузового, а масса легкового автомобиля в 4 раза меньше массы грузового. Сравните модули импульсов автомобилей. 2. Стальной и алюминиевый шарики одинакового объема свободно падают с одной и той же высоты. Сравните их импульсы в момент падения на землю. 53
3. С какой скоростью должна лететь хоккейная шайба массой 160 г, чтобы ее импульс был равен импуль- су пули массой 8 г, летящей со скоростью 700 м/с? Дано: Решение: Ответ: _ 4. Автомобиль массой 2 т, двигаясь прямолинейно, увеличил скорость от 36 км/ч до 20 м/с. Найдите модуль изменения импульса автомобиля. Дано: Решение: Ар—-? Ответ: _ 5. Движение материальной точки описывается урав- нением: х = 5 + 2t + t2. Приняв массу точки рав- ной 2 кг, найдите ее импульс через 2 с и 4 с по- сле начала движения и модуль изменения импульса от 2 до 4 с. 54
6. Два шара массами 200 г и 600 г движутся навстречу друг другу с одинаковой скоростью, равной 2 м/с. С какой скоростью будут двигаться шары после их неупругого взаимодействия? Дано: Решение: Р1-? Ответ: _ II вариант 1. Масса грузового автомобиля в 6 раз больше массы легкового, а скорость легкового автомобиля в 2 раза больше скорости грузового. Сравните модули им- пульсов автомобилей. 2. Стальной и алюминиевый шарики одинаковой массы свободно падают с одной и той же высоты. Сравните их импульсы в момент падения на землю. 55
3. С какой скоростью должен лететь футбольный мяч массой 320 г, чтобы его импульс был равен импуль- су пули массой 8 г, летящей со скоростью 640 м/с? Дано: Решение: Ответ: 4. Автомобиль массой 1 т, двигаясь прямолинейно, уменьшил скорость от 54 км/ч до 5 м/с. Найдите модуль изменения импульса автомобиля. Дано: Решение: Ьр— 2 Ответ: ________ __ 5. Движение материальной точки описывается урав- нением: х = 5 - 2t + t2. Приняв массу точки рав- ной 1,5 кг, найдите ее импульс через 3 с и 5 с по- сле начала движения и модуль изменения импульса от 3 до 5 с. 56
6. Шар массой 100 г, двигаясь прямолинейно со ско- ростью 6 м/с, догоняет второй шар массой 400 г, движущийся со скоростью 1 м/с. С какой скоростью будут двигаться шары после их неупругого взаимо- действия? Дано: Решение: v — ? Ответ:________________ Механические колебания I вариант 1. При каких условиях возникают свободные колеба- ния? 2. Какие величины характеризуют колебательные движения? В каких единицах они измеряются? 57
3. в чем состоит явление резонанса? 4. Маятник за 10 с совершил 20 колебаний. Найдите период и частоту колебаний маятника. Дано: Решение: Т — ? v — ? Ответ: 5. Маятник совершает колебания, как показано на рисунке. Определите, в каких точках (А, В, С) ско- рость маятника максимальна (), ускорение маятника максимально (). • Найдите частоту колебаний маят- ника, если расстояние от точки А до точки С он проходит за 0,2 с. 6. Как изменятся период и частота колебаний маятни- ка, если длину его нити уменьшить в 4 раза? 58
7. На рисунке изображен график зависимости коорди- наты маятника от времени. Определите по графику амплитуду, период и частоту колебаний маятника. II вариант 1. В чем заключается различие свободных и вынуж- денных колебаний? 2. Как энергия колебательной системы зависит от амплитуды колебаний? 3. Почему при некоторой скорости вращения двига- теля швейной машины стол, на котором она стоит, иногда сильно раскачивается? 59
4. Частота колебаний маятника равна 10 Гц. Чему ра- вен период его колебаний? Какое количество коле- баний маятник совершит за 2 с? Дано: Решение: Т — ? N-? Ответ: _ 5. Маятник совершает колебания, как показано на рисунке. Определите, в каких точках (А, В, С) ско- рость маятника равна нулю (), ускорение ма- ятника равно нулю (). • Найдите период колебаний маят- ника, если расстояние от точки В до точки С он проходит за 0,5 с. //////////// 6. Как узнать период колебаний Тх одного из маят- ников, если известен период колебаний Т2 другого маятника? 60
7. На рисунке изображен график зависимости коорди- наты маятника от времени. Определите по графику амплитуду, период и частоту колебаний маятника. Механические волны. Звук I вариант 1. Что является источником механических волн? 2. С какой скоростью распространяется волна, если ее длина равна 2 м, а период колебаний в ней — 0,2 с? Дано: Решение: V — ? Ответ: _ 61
3. На рисунках изображены график волны (I) и гра- фик колебаний частиц в данной волне (2). Опреде- лите скорость распространения волны. X, мА X, МА 1 2 4. Какова глубина моря в данной точке, если сигнал звукового эхолота возвращается через 4 с после выхода? (Скорость распространения звука в воде равна 1500 м/с.) Дано: Решение: h — 2 Ответ: 5. Сигнал звукового эхолота, посланный с аппара- та космического корабля, находящегося на высоте 1 км от поверхности Венеры, отражен от нее через 8 с. С какой скоростью распространяется звук в ат- мосфере Венеры? 62
Дано: Решение: V — ? Ответ: _ II вариант 1. Какие величины характеризуют волну? 2. Найдите длину волны, распространяющейся со скоростью 12 м/с, если частота ее колебаний равна 0,6 Гц. Дано: Решение: X — ? Ответ: 3. Человек, стоящий на берегу моря, определил, что расстояние между следующими друг за другом гребнями волн равно 8 м и что за 1 мин мимо него прошло 24 волновых гребня. Определите скорость распространения волны. 63
Дано: Решение: V — ? Ответ: 4. Звуковые колебания распространяются в воде со скоростью 1480 м/с, а в воздухе — со скоростью 340 м/с. Во сколько раз изменится длина звуковой волны при переходе звука из воздуха в воду? Дано: Решение: ^-2 ? Ответ: 5. Человек, хлопнув в ладоши, услышал эхо через 1 с. На каком расстоянии находилось препятствие, от- разившее звук? (Скорость распространения звука в воздухе равна 340 м/с.) Дано: Решение: s — 2 Ответ: _ 64
Магнитное поле. Индукция магнитного поля I вариант 1. Что является основной характеристикой магнит- ного поля? 2. Что называют линиями магнитной индукции? 3. Почему два параллельных проводника, по которым токи протекают в одном направлении, притягива- ются, а два параллельных электронных пучка от- талкиваются? 4. Проводник длиной 20 см помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям маг- нитной индукции. Найдите индукцию магнитного поля, если сила тока в проводнике равна 10 А. Дано: Решение: В — ? Ответ:________________ 65
5. Электрон влетает в однородное магнитное поле пер- пендикулярно магнитным линиям. По какой траек- тории он будет двигаться? Изменится ли при этом модуль скорости электрона? 6. Человек качается на качелях, держа в руке заря- женный шар. Создает ли шар магнитное поле отно- сительно 1) этого человека? 2) человека, стоящего на земле? 7. Мягкий провод, свитый в спи- раль, подвешен за один конец. Что произойдет, если по спира- ли пропустить ток? Ответ обо- снуйте. 8. Электрон движется в вакууме в однородном маг- нитном поле индукцией В = 5 мТл со скоростью 104 км/с перпендикулярно линиям магнитной ин- дукции. Определите силу, действующую на элек- трон со стороны магнитного поля, и радиус окруж- ности, по которой он движется. 66
Дано: Решение: F-? R-? Ответ: II вариант 1. В каком случае магнитное поле является однород- ным? 2. В каких единицах измеряется магнитная индукция в СИ? 3. Как взаимодействуют два кольцевых проводника, если их плоскости расположены параллельно друг другу, а токи в них протекают в противоположных направлениях? 4. С какой силой магнитное поле индукцией 10 мТл действует на проводник, в котором протекает ток силой 50 А, если длина активной части проводника равна 10 см? Проводник перпендикулярен линиям магнитной индукции. 67
Дано: Решение: F — 2 Ответ:________________ 5. Электрон движется в однородном магнитном поле индукцией В = 4 мТл перпендикулярно магнитным линиям. Найдите период обращения электрона. Дано: Решение: Т — 2 Ответ:________________ 6. Мимо молекулы пролетает положительно заряжен- ный ион. Существует ли в это время магнитное поле относительно молекулы? 7. Ток замыкается на вертикаль- ную пружину, нижний конец которой на незначительную глубину погружен в ртуть (спи- раль Роже). Опишите дальней- шее состояние пружины и элек- трической цепи. 68
8. В магнитном поле индукцией 10 мТл протон описы- вает окружность радиусом 10 см. Найдите скорость протона и силу, действующую на него со стороны магнитного поля. Скорость протона перпендику- лярна линиям магнитной индукции. Дано: Решение: v~? F-? Ответ: Электромагнитная индукция. Электромагнитные волны I вариант 1. Что называют магнитным потоком через контур? От чего он зависит? 69
2. Что называют электромагнитной индукцией? 3. Как космонавты, прилетев на незнакомую планету, могут с помощью чувствительного гальванометра и мотка проволоки определить, обладает планета магнитным полем или нет? 4. Определите по рисунку, какой из по- люсов U-образного магнита — север- ный, если при движении проводника А в указанном направлении в нем возни- кает индукционный ток, направленный от наблюдателя. 5. Как нужно двигать медное кольцо в магнитном поле Земли, чтобы в нем возникал индукционный ток? Ответ обоснуйте. 70
6. Что называют электромагнитными волнами? 7. Частота электромагнитных колебаний, создава- емых передатчиком радиостанции, равна 6 МГц. Найдите длину электромагнитных волн, излучае- мых радиостанцией. Дано: Решение: к — ? Ответ:________________ II вариант 1. Что называют индукционным током? 2. Каким образом можно изменять магнитный поток через контур? 71
X Можно ли на Луне с помощью катушки и гальвано- метра получить индукционный ток? 4. Сколько раз в секунду изменяет свое направление электрический ток, индуцируемый в замкнутом проволочном витке, вращающемся между двумя полюсами магнита со скоростью 3000 об/мин? 5. Определите по рисунку направление индукцион- ного тока в прямом проводнике А, расположенном перпендикулярно плоскости чертежа, если он будет перемещаться между полюсами магнита в указан- ном направлении. 6. Почему нельзя осуществлять радиосвязь с подвод- ной лодкой, если она находится под водой? 72
7. Радиолокационная станция излучает радиоволны длиной 10 см. Определите частоту их колебаний. Дано: Решение: Ответ: Радиоактивные превращения атомных ядер. Состав атомного ядра I вариант 1. Определите состав ядра атома меди |gCu. 2. Чем строение ядер атомов радиоактивных элемен- тов отличается от строения ядер атомов обычных элементов? 73
3. Как должна быть направлена ин- дукция магнитного поля, чтобы наблюдалось указанное на рисун- ке отклонение частиц? 4. При захвате нейтрона ядром атома алюминия ^А1 образуется изотоп натрия f}Na. Запишите соответ- ствующую реакцию и определите, какие частицы испускаются при данном ядерном превращении. 5. При бомбардировке изотопа азота нейтронами получается p-радиоактивный изотоп углерода ^С. Запишите соответствующие реакции. 6. Какое свойство радиоактивного излучения лежит в основе принципа действия счетчика Гейгера? 74
II вариант 1. Определите состав ядра атома серебра Ag. 2. Чем отличаются ядра изотопов хлора: f?Cl и f]Cl? 3. Скорость а-частицы в среднем в 15 раз меньше ско- рости 0-частицы. Почему а-частица при этом слабее отклоняется магнитным полем? 4. При захвате нейтрона ядром атома магния f^Mg образуется радиоактивный изотоп натрия ^Na. Запишите соответствующую реакцию и определите, какие частицы испускаются при данном ядерном превращении. 75
5. При бомбардировке ядра атома железа |gFe нейтро- нами образуется 0-радиоактивный изотоп марган- ца 25Мп. Запишите реакцию получения искусствен- ного радиоактивного марганца и реакцию происхо- дящего с ним р-распада. 6. Чем принцип действия камеры Вильсона отличает- ся от принципа действия пузырьковой камеры? Энергия связи. Ядерные реакции I вариант 1. Почему а-частицы, испускаемые радиоактивными препаратами, не могут вызывать ядерных реакций в тяжелых элементах? 76
2. Найдите неизвестный элемент в следующей я дер- ной реакции: 0xn+X^24Na + 4He# 3. В результате какого радиоактивного распада плу- тоний 294₽и превращается в уран 2g|U? Запишите соответствующую реакцию. 4. В какой элемент превращается уран 2^|U после од- ного 0-распада и одного а-распада? Запишите соот- ветствующие реакции. 5. Подсчитайте энергию связи ядра атома гелия IНе. 77
6. Ядро изотопа урана 2||U захватывает нейтрон и делится на два осколка, освобождая при этом два нейтрона. Один из осколков — ядро изотопа ба- рия ^iBa. Ядром какого изотопа является второй осколок? Запишите соответствующую реакцию. II вариант 1. Почему нейтроны легче, чем другие частицы, взаи- модействуют с ядрами атомов? 2. Найдите неизвестный элемент в следующей ядер- ной реакции: “N + iHe-j-X+Jp. 3. Напишите реакцию а-распада урана 2||U. 78
4. Подсчитайте энергию связи ядра лития ^Li. 5. В какой элемент превращается таллий 218°1Т1 по- сле трех последовательных p-распадов и одного а-распада? Запишите соответствующие реакции. 6. Ядро изотопа урана 2;,|и захватывает нейтрон и де- лится на два осколка и четыре нейтрона. Один из осколков — ядро изотопа цезия ^Cs. Ядром какого изотопа является второй осколок? Запишите соот- ветствующую реакцию. 79
Оглавление Лабораторные работы 1. Исследование равноускоренного движения без начальной скорости............................. 1 2. Измерение ускорения свободного падения............4 3. Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины.......................................7 4. Изучение явления электромагнитной индукции.......11 5. Наблюдение сплошного и линейчатых спектров испускания..........................................16 6. Измерение естественного радиационного фона дозиметром..........................................18 7. Изучение деления ядра атома урана по фотографии треков ............................................ 19 8. Оценка периода полураспада находящихся в воздухе продуктов распада газа радона........................23 9. Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям..........................................26 Контроль знаний по темам Прямолинейное равномерное движение................31 Прямолинейное равноускоренное движение............35 Законы Ньютона....................................41 Свободное падение тел. Движение тела, брошенного вертикально вверх.................................46 Закон всемирного тяготения........................50 Импульс тела. Закон сохранения импульса...........53 Механические колебания............................57 Механические волны. Звук..........................61 Магнитное поле. Индукция магнитного поля..........65 Электромагнитная индукция. Электромагнитные волны.............................................69 Радиоактивные превращения атомных ядер. Состав атомного ядра..............................73 Энергия связи. Ядерные реакции....................76 80
Владимир Васильевич Губанов Физика. 9 класс. Лабораторные работы. Контрольные задания Худ. редактор, дизайн обложки Ю.В. Межуева, Комп, верстка Л.Н. Лявинскова. Корректор Д.В. Кочергина. Подписано в печать 16.01.2017. Формат 60x90 1/16. Гарнитура SchoolBook. Бумага тип. №2. Печать офсетная. Усл. печ. л. 5, 0. Доп. тираж 25 000 экз. Заказ № 39583. ООО “Издательство “Лицей” Тел./факс: (845-2) 27-12-64, 27-14-03 http: //www.licey.net Любую книгу издательства “Лицей” можно купить в Интернет-магазине по адресу http://www.licey.net или заказать по телефонам отдела сбыта (845-3) 76-35-48, 76-35-49. Доставка осуществляется почтой России. Отпечатано в соответствии с качеством предоставленных издательством электронных носителей в АО “Саратовский полиграфкомбинат” 410004, г. Саратов, ул. Чернышевского, 59. www.sarpk.ru
ISBN 978-5-8053-0WM